Delta-to-Delta Connected Transformers: Χαρακτηριστικά, εφαρμογές και καλωδίωση που εξηγούνται

A μετασχηματιστής συνδεδεμένος-σε-δέλταείναι ατριφασικός-μετασχηματιστήςστο οποίοΤόσο η κύρια όσο και η δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέονται σε διάταξη δέλτα (Δ).. Αυτή η ρύθμιση χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανικά συστήματα ισχύος όπου απαιτείται ισχυρή ισχύς τριών-φάσεων και δεν απαιτείται ουδέτερος αγωγός.

Αυτό το άρθρο εξηγεί τον τρόπο λειτουργίας των μετασχηματιστών από-προς-δέλτα, την καλωδίωση, τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς τους, τις τυπικές εφαρμογές και τα βασικά σημεία αντιμετώπισης προβλημάτων-που υποστηρίζονται από συγκριτικούς πίνακες για λόγους σαφήνειας.

Τι είναι ένας μετασχηματιστής συνδεδεμένος-σε-Delta;

Σε έναν μετασχηματιστή τριών-φάσεων, οι περιελίξεις στο πρωτεύον και στο δευτερεύονοι πλευρές μπορούν να συνδεθούν ως:

Δέλτα (Δ)

Wye/Star (Y)

A μετασχηματιστής δέλτα-σε-δέλταέχει:

Πρωταρχικόςπεριελίξεις: συνδεδεμένες σε δέλτα

Δευτερεύωνπεριελίξεις: συνδεδεμένες σε δέλτα

Κανένα ουδέτερο σημείο δεν είναι εγγενώς διαθέσιμο σε καμία πλευρά.

Επισκόπηση Delta vs Wye (Star).

Σε ένασύνδεση δέλτα:

Τα τυλίγματα συνδέονται από το άκρο-με-την αρχή σε έναν κλειστό βρόχο σχηματίζοντας ένα τρίγωνο.

Τάση γραμμής=τάση φάσης.

Κανένα ουδέτερο σημείο, εκτός αν έχει δημιουργηθεί ειδικά.

Σε έναwye σύνδεση:

Το ένα άκρο κάθε περιέλιξης φάσης ενώνεται για να σχηματίσει ένα κοινό ουδέτερο σημείο.

Τάση γραμμής=√3 × τάση φάσης.

Το Neutral είναι διαθέσιμο για μονοφασικά φορτία-και γείωση.

Πίνακας 1: Βασικά στοιχεία σύνδεσης Delta vs Wye

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής Delta-σε-Delta;

Σε έναν μετασχηματιστή δέλτα-δέλτα, και οι δύο πλευρές χρησιμοποιούν τη διαμόρφωση δέλτα:

Δημοτικό Δ: συνδέεται με την εισερχόμενη τρι-τροφοδοσία.

Δευτεροβάθμια Δ: παρέχει έξοδο τριών- φάσεων στο απαιτούμενο επίπεδο τάσης.

Πρωτεύουσα πλευρική σύνδεση Delta

Τρεις περιελίξεις συνδέονται σε βρόχο:

Τέλος της περιέλιξης φάσης Α που συνδέεται με την έναρξη της φάσης Β.

Το τέλος της φάσης Β συνδέεται με την έναρξη της φάσης Γ.

Το τέλος της φάσης Γ συνδέεται με την έναρξη της φάσης Α.

Οι τρεις αγωγοί γραμμής λαμβάνονται από τις τρεις συνδέσεις του τριγώνου.

Δευτερεύουσα πλευρική σύνδεση Delta

Οι δευτερεύουσες περιελίξεις συνδέονται με τον ίδιο τρόπο (άλλος βρόχος δέλτα), αλλά με αναλογία στροφών που επιλέγεται για να ανεβάσει ή να μειώσει την τάση.

Τάσεις και Ρεύματα Φάσεων

Σε ένα δέλτα:

Τάση γραμμής=τάση φάσης

Ρεύμα γραμμής=√3 × ρεύμα φάσης

Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το μέγεθος των περιελίξεων και των αγωγών.

Πίνακας 2: Ηλεκτρικές σχέσεις στη σύνδεση Delta

Βασικά πλεονεκτήματα των Delta-σε-Delta Transformers

Οι μετασχηματιστές δέλτα-δέλτα χρησιμοποιούνται ευρέως επειδή παρέχουν πολλά τεχνικά πλεονεκτήματα.

1. Χειρίζεται καλύτερα τα μη ισορροπημένα φορτία

Στο δέλτα:

Τα κυκλοφορούντα ρεύματα μπορούν να ρέουν μέσα στο κλειστό τρίγωνο.

Αυτά τα εσωτερικά ρεύματα βοηθούν στην εξισορρόπηση των μη ισορροπημένων φορτίων μεταξύ των φάσεων.

Οι κινητήρες και τα βιομηχανικά φορτία που δεν είναι τέλεια ισορροπημένα αντιμετωπίζονται με πιο χαριτωμένο τρόπο.

2. Δεν απαιτείται ουδέτερο

Συστήματα Delta:

Μην απαιτείτε ουδέτερο, απλοποιώντας το σύστημα για αμιγώς τρι-φασικά φορτία.

Είναι ιδανικά όταν χρησιμοποιείται μόνο τριφασικός- εξοπλισμός (κινητήρες, κινητήρες, μεγάλα βιομηχανικά μηχανήματα).

3. Καλή ανοχή σφαλμάτων (Open-Delta Operation)

Εάν ένας μετασχηματιστής σε μια τράπεζα τριών-φασικών φάσεων αποτύχει:

Οι υπόλοιποι δύο μετασχηματιστές μπορούν να επανασυνδεθούνάνοιγμα-δέλτα (V-V) διαμόρφωσης.

Το σύστημα συνεχίζει να παρέχει ισχύ με μειωμένη χωρητικότητα (περίπου 57,7% του αρχικού kVA).

Αυτό παρέχειυψηλή αξιοπιστίασε βιομηχανικά περιβάλλοντα.

4. Συμπαγής και συχνά οικονομικά-αποτελεσματική

Επειδή δεν παρέχεται ουδέτερο:

Στο σύστημα διανομής απαιτούνται λιγότεροι αγωγοί.

Οι μετασχηματιστές μπορεί να είναι φυσικά μικρότεροι σε σύγκριση με ορισμένες εναλλακτικές που συνδέονται με αστέρι-για παρόμοιες εφαρμογές.

Πίνακας 3: Πλεονεκτήματα των Delta-σε-Delta Transformers

Περιορισμοί των Delta-σε-Delta Transformers

Οι διαμορφώσεις Delta-δέλτα δεν είναι κατάλληλες για κάθε εφαρμογή.

1. Χωρίς εγγενή ουδέτερο για μονοφασικά φορτία-

Χωρίς ουδέτερο:

Δεν μπορείτε να τροφοδοτήσετε εύκολα μονοφασικά φορτία 230/240 V, για παράδειγμα, από ένα τριφασικό σύστημα 400/415 V.

Συστήματα που απαιτούν μικτά τρι{0}}και μονοφασικά- φορτία συνήθως προτιμούνdelta-wyeήουάι-ουάι.

2. Προκλήσεις γείωσης

Επειδή δεν υπάρχει ουδέτερο σημείο:

Η γείωση του συστήματος απαιτεί πρόσθετο εξοπλισμό (π.χ. μετασχηματιστή γείωσης ή μετασχηματιστή ζιγκ-ζαγκ).

Η ανίχνευση και η προστασία σφαλμάτων γείωσης μπορεί να είναι πιο περίπλοκη.

3. Ευαισθησία ανισορροπίας τάσης

Ενώ το delta βοηθά στην ανισορροπία φορτίου, μπορεί να προκύψουν προβλήματα εάν:

Η μία φάση είναι σημαντικά υπερ/υπερφορτωμένη.

Υπάρχουν σοβαρές ανισορροπίες προσφοράς.

Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να καταπονήσει τις περιελίξεις και τον συνδεδεμένο εξοπλισμό.

Πίνακας 4: Περιορισμοί Delta-σε-Delta Transformers

Κοινές εφαρμογές των Delta-σε-Delta Transformers

Οι μετασχηματιστές από-προς-δέλτα χρησιμοποιούνται κυρίως όπουισχυρή τρι-ισχύςαπαιτείται και τα μονοφασικά φορτία-είναι ελάχιστα.

1. Βιομηχανική Διανομή Ενέργειας

Τυπικό σε:

Βιομηχανικά εργοστάσια

Χαλυβουργεία

Βαριά βιομηχανίες

Παρέχουν ρεύμα σε μεγάλα φορτία τριών φάσεων, όπως κινητήρες, κινητήρες, αντλίες, συμπιεστές και μεταφορείς.

2. Συστήματα με κινητήρα-

Η Delta-delta είναι κατάλληλη για:

Μεγάλοι τριφασικοί-κινητήρες επαγωγής

Σύγχρονοι κινητήρες

Εφαρμογές εκκίνησης κινητήρα (απευθείας-on-online, star-τρίγων εκκίνησης, κ.λπ., ανάλογα με τη σχεδίαση του συστήματος)

3. Υψηλή-ισχύς, χωρίς-ουδέτερα δίκτυα

Χρησιμοποιείται σε:

Ειδικά κέντρα ελέγχου κινητήρα (MCC)

Γραμμές επεξεργασίας με αυστηρά τρι-εξοπλισμό

Συστήματα όπου το βοηθητικό πρόγραμμα προμηθεύει το δέλτα και η διανομή παραμένει τρι-μόνο

Πίνακας 5: Τυπικές εφαρμογές

Delta-προς-Delta vs Άλλες διαμορφώσεις μετασχηματιστή

Delta-to-Delta vs Delta-to-Wye

Delta-προς-Wye (Δ-Y)είναι πολύ κοινό στη διανομή:

Δέλτα πρωτεύον: κατάλληλο για την πλευρά μετάδοσης/χρηστικότητας.

Wye δευτερεύον: παρέχει ουδέτερο για τοπική διανομή.

Δέλτα-προς-Δέλταπροτιμάται όταν:

Υπάρχουν μόνο τρεις-φορτώσεις φάσεων.

Ουδέτερο δεν χρειάζεται.

Απαιτείται υψηλότερη ανοχή σφαλμάτων σε ορισμένα σχέδια.

Delta-to-Delta vs Wye-to-Wye

Wye-προς-Wye (Y-Y):

Ουδέτερο διαθέσιμο και στις δύο πλευρές.

Μπορεί να είναι επιρρεπής σε ορισμένα ζητήματα όπως οι τρίτες-αρμονικές τάσεις, εκτός εάν αντιμετωπιστούν σωστά.

Δέλτα-προς-Δέλτα:

Αποφεύγει πολλά από αυτά τα αρμονικά ζητήματα κυκλοφορώντας τριπλές αρμονικές μέσα στο δέλτα.

Αλλά θυσιάζει την ουδέτερη διαθεσιμότητα.

Πίνακας 6: Δέλτα-προς-Δέλτα έναντι άλλων διαμορφώσεων

Βασική επισκόπηση καλωδίωσης Delta-σε-Delta

Για μια τυπική τράπεζα μετασχηματιστών τριών φάσεων (που χρησιμοποιεί τρεις μονοφασικές-μονάδες) ή μια τρι-μονάδα με προσβάσιμες περιελίξεις:

Δημοτικό Δ:
Συνδέστε κάθε περιέλιξη σε σειρά για να σχηματίσετε ένα τρίγωνο.
Συνδέστε αγωγούς γραμμής σε κάθε γωνία του τριγώνου.

Δευτεροβάθμια Δ:
Συνδέστε δευτερεύουσες περιελίξεις σε παρόμοια τριγωνική διαμόρφωση.
Οι αγωγοί δευτερεύουσας γραμμής λαμβάνονται από κάθε διασταύρωση.

Όταν αναφέρεστε σε διαγράμματα κατασκευαστή:

Ακολουθήστε τοδιανυσματική ομάδακαισήμανση τερματικώνακριβώς (Η1, Η2, Χ1, Χ2 κ.λπ.).

Διασφαλίστε τη σωστή ακολουθία φάσεων (A-B-C) από την κύρια στη δευτερεύουσα για να αποφύγετε την αντιστροφή φάσης.

Ακολουθείτε πάντα τους εθνικούς κωδικούς (π.χ. IEC, IEEE, NEC) και τα εγχειρίδια εγκατάστασης του κατασκευαστή. Οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται από εξειδικευμένο προσωπικό.

Αντιμετώπιση προβλημάτων Delta-to-Delta Transformer Systems

1. Ανισορροπία τάσης μεταξύ φάσεων

Συμπτώματα:

Άνισες τάσεις γραμμής-σε-γραμμή.

Υπερθέρμανση ή δόνηση κινητήρων.

Έλεγχοι:

Μετρήστε τις τάσεις γραμμής-σε-γραμμή σε δευτερεύουσα και κύρια.

Επαληθεύστε ότι η κατανομή φορτίου μεταξύ των φάσεων είναι όσο το δυνατόν πιο ομοιόμορφη.

Επιθεωρήστε τις συνδέσεις για χαλαρούς ακροδέκτες και καμένες επαφές.

2. Υπερθέρμανση του Μετασχηματιστή

Πιθανές αιτίες:

Υπερφόρτωση πέραν της ονομαστικής τιμής kVA.

Υψηλά αρμονικά ρεύματα.

Σοβαρή ανισορροπία φάσης.

Μείωση:

Μειώστε το φορτίο ή ανακατανείμετε τα φορτία.

Ελέγξτε για μη-μη γραμμικά φορτία (VFD, ανορθωτές) και εξετάστε το ενδεχόμενο αρμονικού μετριασμού.

Ελέγξτε την ψύξη (ανεμιστήρες, καλοριφέρ, στάθμη λαδιού, μετρητές θερμοκρασίας).

3. Ανίχνευση σφάλματος γείωσης

Πρόκληση:

Χωρίς άμεσο ουδέτερο για παρακολούθηση.

Λύσεις:

Χρησιμοποιήστε αμετασχηματιστής γείωσης(π.χ., ζιγκ-ζικ ή wye-δέλτα) για αναφορά στο έδαφος.

Εγκαταστήστε ρελέ σφάλματος γείωσης και προστατευτικές συσκευές σύμφωνα με το σχεδιασμό του συστήματος.

4. Ανοίξτε-Delta (Ένας μετασχηματιστής απέτυχε)

Εάν ένας μετασχηματιστής σε μια τράπεζα δέλτα τριών-μετασχηματιστών αποτύχει:

Τα υπόλοιπα δύο μπορούν να επανασυνδεθούν σε ανοιχτό-delta.

Η χωρητικότητα kVA πέφτει στο 57,7% περίπου της αρχικής.

Χρησιμοποιήστε αυτό μόνο ως απροσωρινή ρύθμισημέχρι να γίνει πλήρης επισκευή/αντικατάσταση.

Πίνακας 7: Κοινά ζητήματα και διορθωτικά μέτρα

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τους μετασχηματιστές Delta-σε-Delta

Q1. Είναι οι μετασχηματιστές δέλτα-σε-δέλτα κατάλληλοι για μη ισορροπημένα φορτία;
Ναί. Ο κλειστός βρόχος δέλτα επιτρέπει τα ρεύματα κυκλοφορίας που βοηθούν στη διαχείριση μη ισορροπημένων φορτίων καλύτερα από ορισμένες άλλες διαμορφώσεις.

Ε2. Πώς παίρνετε ένα ουδέτερο από ένα σύστημα δέλτα;
Δεν μπορείτε να πάρετε έναν πραγματικό ουδέτερο απευθείας από ένα τυπικό δέλτα. Ένα ουδέτερο μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας:

Ένα ξεχωριστόμετασχηματιστής γείωσης(π.χ. ζιγκ-ζαγκ).

Ένα επιπλέονμετασχηματιστής delta-wyeγια βοηθητικά φορτία.

Ε3. Μπορεί ένας μετασχηματιστής από-προς-δέλτα να λειτουργήσει με ένα τύλιγμα εκτός λειτουργίας;
Ναι, μπορεί να λειτουργήσει μια τράπεζα δέλτα τριών-μονάδωνανοιχτό-δέλταμε δύο μετασχηματιστές, αλλά μόνο στο 57,7% περίπου της αρχικής βαθμολογίας kVA.

Ε4. Πότε πρέπει να επιλέξω από το δέλτα-σε-δέλτα έναντι του δέλτα-προς-ουέ;
Χρησιμοποιήστε το delta-σε-δέλτα όταν:

Όλα ή σχεδόν όλα τα φορτία είναι τρι-φάσεων.

Ουδέτερο δεν απαιτείται.

Η βιομηχανική ευρωστία και η ανοχή σε σφάλματα αποτελούν προτεραιότητες.

Σύναψη

Οι μετασχηματιστές συνδεδεμένοι-σε-δέλτα είναι μια καλή επιλογήβιομηχανικά τρι-συστήματαμε φορτία κυρίως κινητήρα και βαρέως εξοπλισμού. Παρέχουν:

Στιβαρή λειτουργία κάτω από μη ισορροπημένες συνθήκες

Καλή ανοχή σφαλμάτων (ειδικά με δυνατότητα ανοιχτής-δέλτα)

Πιο απλή, ουδέτερη-δωρεάν διανομή για αμιγώς φορτία τριών-φάσεων

Ωστόσο, είναι λιγότερο κατάλληλα όταν απαιτείται ουδέτερος για εκτεταμένα μονοφασικά φορτία-ή όπου η απλή γείωση είναι προτεραιότητα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι διαμορφώσεις delta-wye ή wye-wye ενδέχεται να ταιριάζουν καλύτερα.

Εάν σχεδιάζετε ή αναβαθμίζετε ένα βιομηχανικό σύστημα ισχύος, η αξιολόγηση του μείγματος φορτίου (3φ έναντι 1φ), της στρατηγικής γείωσης και των απαιτήσεων ανοχής σε σφάλματα θα σας βοηθήσει να προσδιορίσετε εάνμετασχηματιστής δέλτα-σε-δέλταείναι η σωστή εφαρμογή.

Επικοινωνήστε τώρα